穩定的水性氟聚合物涂料組合物制造技術

本發明專利技術涉及一種適合于高性能涂料應用的高剪切穩定的水性氟聚合物涂料組合物，優選地使用聚偏二氟乙烯(PVDF)，諸如

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】穩定的水性氟聚合物涂料組合物專利
本專利技術涉及一種適合于高性能涂料應用的高剪切穩定的水性氟聚合物涂料組合物，優選地使用聚偏二氟乙烯(PVDF)，諸如PVDF。該組合物是基于具有小粒度的高剪切穩定的氟聚合物乳液，共混有丙烯酸聚合物添加劑。這種組合物的使用允許高溫烘烤PVDF水基涂料，這些涂料可以在多種襯底諸如金屬或陶瓷表面上施用，并用在織物、玻璃、碳或芳族聚酰胺纖維等的浸漬中。從本專利技術的涂料組合物形成的干涂層表現出改進的光澤度、抗裂性、耐化學性、防熱吸塵性以及其他改進的特性。專利技術背景已知從聚偏二氟乙烯(PVDF)聚合物樹脂配制的高性能涂料提供良好的耐溶劑性、耐化學性、耐氣候性、熱穩定性、強度以及彈性。PVDF溶劑基涂料(例如KYNAR)通常用在金屬襯底上。US8,093,329和US7,399,533描述了基于固體PVDF顆粒在丙烯酸聚合物的有機溶劑中的非水性分散體的涂料組合物。這些涂料組合物含有PVDF粉末、有機溶劑、丙烯酸聚合物、以及任選地顏料和著色劑。在PVDF熔化溫度以上烘烤涂料之后，形成了PVDF和丙烯酸相的均勻共混物，該共混物為該涂料提供耐久性和其他必要的特性，諸如光澤度、粘附性、耐溶劑性、以及耐候性。PVDF基涂劑(paint)常見地包含高水平的溶解丙烯酸樹脂并且分散PVDF所需要的有機溶劑。這些有機溶劑典型地被分類為揮發性有機化合物(VOC)并且經常在其使用中受到制約。有機溶劑基漿料表現出水性系統中不存在的安全、健康以及環境危險。有機溶劑類總體上是有毒的并且可燃的、揮發性質的，并且涉及多種特殊的制造控制以緩和風險并且減少來自有機溶劑的環境的污染。此外，大量的碳足跡與在環境上不希望的有機溶劑的使用相關聯。此外，涉及額外的耗費時間、金錢、以及能量的制造步驟來分離出在水性介質中形成的PVDF，將該PVDF干燥成粉末，并且然后將該粉末溶解/分散在溶劑中。對于保持了這些優異的特性，但是更環境友好且基于水的基于氟聚合物的涂層和薄膜存在需要。為了在涂料配方過程中有效利用水性漿料，重要的是開發與當前制造實踐相容并且提供中間產物和最終產物所希望的多種特性的多種粘合劑系統。一些常見的指標包括：a)具有足夠的保質期的水生氟聚合物分散體的穩定性，b)與丙烯酸膠乳的相容性，c)在混合了粉末狀材料和顏料之后漿料的穩定性，以及d)用于促進良好的水性流延的適當漿料粘度。此外，從法規的角度，沒有含氟表面活性劑類制造的氟聚合物是優選的。PVDF乳液通常提供超過約250nm的顆粒直徑。這些乳液具有降低的膠體穩定性并且在中和或在高剪切條件下(諸如在噴涂應用中使用)時是高度不穩定的。一種提供穩定的、水性PVDF組合物的手段是通過氟聚合物和由順序的乳液聚合方法制成的丙烯酸混合物組合物，如在US5804650和US2011/0118403中所傳授的。這些混合物組合物涉及在氟聚合物種子樹脂的存在下一種或多種丙烯酸單體的聚合反應，從而產生PVDF/丙烯酸混合物乳液。這種水性混合物組合物由于在高溫(例如超過150℃)下相分離不能在高烘烤條件下使用。基于這種混合膠乳的涂料要求復雜的聚合方法，同時表現出與此披露內容相比低劣的耐化學性和防熱吸塵性。US3301807描述了含有非離子型表面活性劑的PTFE氟聚合物的水性分散體，其中該氟聚合物是通過使用全氟化的表面活性劑制成的。US6,696,512描述了氟聚合物，并且尤其是PTFE，使用含氟表面活性劑制成的水性分散體，并且具有240微米以及更大的粒度。申請人已經使用多種不同的表面活性劑生產了穩定的不含含氟表面活性劑的PVDF乳液，并且生產了具有在從50至250nm的范圍內的粒度的乳液。有用的表面活性劑包括3-烯丙氧基-2-羥基-1-丙烷磺酸(US6,869,997)；聚乙烯基膦酸、聚丙烯酸、聚乙烯基磺酸(US8,869,997)、聚乙二醇、聚丙二醇、聚丁二醇嵌段共聚物和三聚物。水基分散體已經與粉末狀電極形成材料結合并且施用到導電材料上以形成電極，如在US2010-0304270中所描述。出人意料地，已經發現在高烘烤涂料應用中有用的高剪切穩定的水性氟聚合物涂料組合物。氟聚合物涂料結合了氟聚合物和特定的丙烯酸聚合物以形成在200℃的高烘烤溫度下穩定的、并且在高剪切力(如在噴涂應用中)下剪切穩定的組合物。該水性氟聚合物涂料在許多應用是有用的，包括金屬和陶瓷上的保護和裝飾涂料，以及用于織物、玻璃纖維、芳族聚酰胺纖維和碳纖維的涂覆或浸漬。本專利技術的水性涂料組合物提供了超過類似的基于溶劑的氟聚合物涂料的許多優點，包括：它是更環境更友好的且更安全的-具有很少或沒有暴露于溶劑或溶劑廢物；它比類似的基于溶劑的涂料更易于處理(更快且更便宜)-因為PVDF作為乳液合成，不要求分離步驟；該水性涂料可以在比溶劑涂料更低的溫度下干燥-節省了時間和費用；具有大于60、并且優選大于70的60°光澤度的更高的光澤度。據信更高的光澤度與聚合物粒度有關，該聚合物粒度在分散體中小于在基于溶劑的涂料組合物中。此外，本專利技術的涂料組合物的干涂料具有優異的耐化學性(MEK磨擦(MEKrub))，以及優異的防吸塵性。專利技術概述本專利技術涉及一種高剪切穩定的水性氟聚合物涂料組合物，該組合物包含：-從0.2至150份的氟聚合物顆粒，這些顆粒具有小于250nm的體積平均粒度，其中所述氟聚合物包括大于50重量百分比的含氟單體單元；優選地該氟聚合物是基于聚偏二氟乙烯的聚合物。-從1至150份的一種或多種丙烯酸膠乳；-任選地從0至50份的一種或多種增稠劑；-任選地，一種或多種pH調節試劑；-任選地從0至50份的一種或多種添加劑，這些添加劑選自由抗沉降劑類與表面活性劑類組成的組；-任選地從0至50份的一種或多種濕潤劑；-任選地從0至50份的一種或多種聚結劑；-100份的水；所有的份都是基于100重量份水的重量份，并且其中該組合物優選地不包括含氟表面活性劑。本專利技術進一步涉及通過將如在本專利技術的以上組合物方面中定義的涂劑施用到表面上衍生的涂層，在其上通過蒸發包含在所述涂料或清漆(varnish)中的溶劑/水衍生涂層。本專利技術進一步涉及一種制造的涂覆的物品，其中該物品是使用該涂料組合物在一個或多個表面上涂覆的。本專利技術進一步涉及使用這些涂料組合物的織物的浸漬，以及從該涂覆的/浸漬的織物產生的物品。本專利技術進一步涉及一種用于制備該水性涂料組合物的方法、并且將該涂料組合物施用到物品的至少一個表面上，以生產涂覆的物品。在該組合物中使用的丙烯酸膠乳具有在50,000至1,000,000的范圍內的分子量，這提供了良好的粘附性和良好的耐化學性二者的平衡。該丙烯酸膠乳也是使用特定的表面活性劑制成的，以降低在高烘烤溫度下的黃化。專利技術詳細說明本專利技術涉及一種新穎的、高剪切穩定的水性氟聚合物組合物，其在高烘烤涂料應用中是有用的，用于涂覆有該涂料組合物的物品，以及用于涂覆和/或浸漬有該涂料組合物的織物。將在本申請中列出的全部參考文件通過引用結合在此。除非另外指明，否則在組合物中的全部百分比是重量百分比；并且除非另外規定，全部分子量是如通過GPC方法測定的作為重量平均分子量給出的。通過“不含含氟表面活性劑”是指所有在制造水性氟聚合物中使用的表面活性劑均不包含氟原子(是“非氟化的表面活性劑)。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種高剪切穩定的水性涂料組合物,包含：a)從0.2至150份的氟聚合物顆粒，這些顆粒具有小于240nm的體積平均粒度，并且包含至少50重量百分比的含氟單體單元；b)從1至40份的一種或多種丙烯酸聚合物膠乳；c)任選地從0至50份的一種或多種增稠劑；d)任選地，一種或多種pH調節試劑；e)任選地從0至50份的一種或多種添加劑，這些添加劑選自由抗沉降劑類與表面活性劑類組成的組；f)任選地從0至50份的一種或多種濕潤劑；g)任選地從0至150份的一種或多種聚結劑；h)任選地從0至50份的一種或多種顏料i)100份的水；所有的份都是基于100重量份水的重量份，其中所述氟聚合物在25％的水性分散體中具有在2000rpm下大于20分鐘和/或在4000rpm下大于4分鐘的到達凝結開始的時間。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2014.07.01 US 62/019,5231.一種高剪切穩定的水性涂料組合物,包含：a)從0.2至150份的氟聚合物顆粒，這些顆粒具有小于240nm的體積平均粒度，并且包含至少50重量百分比的含氟單體單元；b)從1至40份的一種或多種丙烯酸聚合物膠乳；c)任選地從0至50份的一種或多種增稠劑；d)任選地，一種或多種pH調節試劑；e)任選地從0至50份的一種或多種添加劑，這些添加劑選自由抗沉降劑類與表面活性劑類組成的組；f)任選地從0至50份的一種或多種濕潤劑；g)任選地從0至150份的一種或多種聚結劑；h)任選地從0至50份的一種或多種顏料i)100份的水；所有的份都是基于100重量份水的重量份，其中所述氟聚合物在25％的水性分散體中具有在2000rpm下大于20分鐘和/或在4000rpm下大于4分鐘的到達凝結開始的時間。2.如權利要求1所述的水性涂料組合物，包含：a)從10至50份的氟聚合物顆粒，這些顆粒具有小于200nm的體積平均粒度，并且包含至少50重量百分比的含氟單體單元；b)從5至30份的一種或多種丙烯酸聚合物膠乳；c)任選地從0至50份的一種或多種增稠劑；d)任選地，一種或多種pH調節試劑；e)任選地從0.1至5份的一種或多種添加劑，這些添加劑選自由抗沉降劑類與表面活性劑類組成的組；f)任選地從0至50份的一種或多種濕潤劑；g)任選地從0至100份的一種或多種聚結劑；h)任選地從0至50份的一種或多種顏料；i)100份的水；所有的份都是基于100重量份水的重量份，其中所述氟聚合物在25％的水性分散體中具有在2000rpm下大于20分鐘和在4000rpm下大于4分鐘的到達凝結開始的時間。3.如權利要求1所述的水性涂料組合物，其中所述氟聚合物是聚偏二氟乙烯(PVDF)均聚物或包括至少70摩爾百分比的偏二氟乙烯單元的共聚物。4.如權利要求3所述的水性涂料組合物，其中所述PVDF具有通過ASTMD-3835在450°F并且在100-1秒下的大于5.0kp的熔體粘度。5.如權利要求1所述的水性涂料組合物，其中這些氟聚合物顆粒具有小于150微米的體積平均粒度。6.如權利要求1所述的水性涂料組合物，其中所述氟聚合物具有通過ASTMD-3835在450°F并且在100-1秒下的大于20.0kp的熔體粘度。7.如權利要求1所述的水性涂料組合物，其中所述丙烯酸聚合物包含從50到100重量百分比的甲基丙烯酸甲酯單體單元，以及從0到50重量百分比的其他丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯單體單元。8.如權利要求1所述的水性涂料組合物，其中所述丙烯酸...

【專利技術屬性】
技術研發人員：M·鄭，R·阿明薩納伊，Q·李，A·都，
申請(專利權)人：阿科瑪股份有限公司，
類型：發明
國別省市：美國,US